2017 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Discrete Geometric Analysis for Materials Design |
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| Project/Area Number |
17H06468
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大西 立顕 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (10376387)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久野 遼平 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 特任助教 (60725018)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 数理工学 / トポロジー / 構造・機能材料 / 高分子構造・物性 / 複雑ネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では，複雑な物質・材料を階層ネットワークとみなし，複雑ネットワーク科学とデータ科学の手法を活用して解析することで，物質・材料の構造と機能の相関を解明する．ネットワークという共通言語を通して領域内の研究を俯瞰した解析を行い，各研究を有機的に結びつけ，抽象化した複雑ネットワークの数理の視点から考察することで材料科学の新たな知見を見出すことを目指す．本年度は，主に解析手法の検討を行う．原子・分子を頂点，相互作用(結合)を枝とみなし，頂点から頂点への枝の強さ(または有無)を隣接行列で表現することで，複雑な物質・材料をネットワークとして解析することが可能になる．領域内の他の研究グループと議論を行い，このような抽象化が有効である対象・現象を検討した．現実の物質・材料のネットワーク構造を詳細に観測した実験データを取得するのは容易ではないため，まずは，分子動力学シミュレーションで作成された物質・材料のシミュレーションデータを解析対象として検討した．対象とする材料としてはネットワークポリマーに注目した．ネットワークポリマーは複雑なネットワーク構造を持ち，日常的に広く使用されている材料である．その力学物性は高分子鎖の繋がり方に大きく依存すると考えられるが，ネットワーク構造を加味したモデルはほとんど提案されていない．ネットワーク構造が力学物性に及ぼすネットワーク効果を解析するために，次数，パス長，クラスタ係数，次数相関，中心性などの複雑ネットワーク理論に基づくネットワーク指標の検討も行った．さらに，伸長破壊による物質・材料の脆弱性を測るために，ネットワーク構造の変化を検出する手法についても検討した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
領域内の他の研究グループとの議論を通じて，解析手法を十分に検討することができ，ネットワーク解析が有効となる物質・材料の対象・現象をうまく選定することできたため，今年度の目的が順調に達成された．
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| Strategy for Future Research Activity |
分子動力学法を用いて様々なネットワーク構造を持つ架橋高分子を調製し，生成したネットワークポリマーの力学物性を評価する．ネットワーク構造が力学物性に及ぼすネットワーク効果を解析する．
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